Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Đề 1 (Có đáp án)

Nội dung text: Đề khảo sát đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa học Lớp 12 - Đề 1 (Có đáp án)

1. ĐỀ 1. Câu 1. 1. Viết các phương trình hóa học (dạng ion thu gọn) của các phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp sau: a. Cho Ba vào dung dịch NaHCO3 b. Cho Na[Al(OH)4] ( hay NaAlO2) vào dung dịch NH4NO3. c. Cho Ba(HSO3)2 vào dung dịch KHSO4 d. Cho từ từ khí CO2 đi qua dung dịch clorua vôi cho đến dư. 2. Cho 2 kim loại Al, Cu vào 2 cốc đựng dung dịch HNO3 loãng thu được 2 muối A, B ở 2 cốc, phản ứng đều cho 1 khí duy nhất. Lần lượt cho A, B vào dung dịch NH3 dư: A tạo kết tủa A1, B tạo dung dịch B1. Cho A1, B1 tác dụng với dung dịch NaOH dư thì A 1 tạo dung dịch A 2, B1 tạo kết tủa B 2. Cho A2, B2 tác dụng với dung dịch HNO3 lại tạo ra A, B. Viết các phương trình phản ứng. 3. a.Tinh chế khí NH3 có lẫn khí N2, H2. b. Tinh chế NaCl có lẫn Na2HPO4, Na2SO4 Câu 2. 1. Cho 3,58 gam hỗn hợp X gồm Al, Fe, Cu vào 200 ml dung dịch Cu(NO 3)2 0,5M. Khi phản ứng hoàn toàn được dung dịch A và chất rắn B. Nung B trong không khí ở nhiệt độ cao đến phản ứng hoàn toàn thu được 6,4 gam chất rắn. Cho A tác dụng dung dịch NH 3 dư, lọc kết tủa nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 2,62 gam chất rắn D. a/ Tính phần trăm khối lượng mỗi chất trong hỗn hợp ban đầu. b/ Hoà tan hoàn toàn 3,58 gam hỗn hợp X vào 250 ml dung dịch HNO3 a (mol/l) được dung dịch E và khí NO (sản phẩm khử duy nhất). Dung dịch E tác dụng vừa hết với 0,88 gam bột đồng. Tính a. 2. Hòa tan hoàn toàn 11,6 gam hỗn hợp A gồm Fe và Cu vào 87,5 gam HNO3 50,4%, sau khi kim loại tan hết thu được dung dịch X và V lit (đktc) hỗn hợp khí B (gồm hai chất khí có tỉ lệ số mol 3:2). Cho 500ml dung dịch KOH 1M vào dung dịch X thu được kết tủa Y và dung dịch Z. Lọc lấy Y rồi nung trong không khí đến khối lượng không đổi thu được 16,0 gam chất rắn. Cô cạn dung dịch Z được chất rắn T. Nung T đến khối lượng không đổi thu được 41,05 gam chất rắn. Biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn. a. Tính % khối lượng mỗi kim loại trong A? Tính C% mỗi chất tan trong X? b. Xác định các khí trong B và tính V. Câu 3. 1. Hỗn hợp X chứa các chất: Na2O, NH4NO3, NaHCO3 và Ba(NO3)2 có số mol bằng nhau. Hòa tan hỗn hợp X vào nước dư, đun nóng, thu được dung dịch Y. Cho dung dịch H2SO4 loãng và bột Cu vào Y. Viết các phương trình phản ứng xẩy ra. 2. Sắp xếp ( giải thích) các dung dịch loãng có cùng nồng độ mol/lit theo thứ tự tăng dần giá trị pH: NaCl, NH3, Ba(OH)2, NH4Cl, KHSO4. Câu 4. 1. Hòa tan hết 3,79 gam hỗn hợp X gồm Al và Zn (có tỉ lệ mol tương ứng là 2:5) vào dung dịch chứa 0,394 mol HNO3, thu được dung dịch Y và V ml khí N2 (đktc). Dung dịch Y tác dụng tối với 1,94 lít dung dịch NaOH 0,25M để thu được dung dịch trong suốt. Tính V? 2. Trộn 100ml dd chứa KHCO3 1M và K2CO3 1M với 100ml dung dịch chứa NaHCO3 1M và Na2CO3 1M được 200ml dung dịch X. Nhỏ từ từ 100ml dung dịch Y chứa H2SO4 1M và HCl 1M vào dung dịch X được V lít CO2 (đktc) và dung dịch Z. Cho Ba(OH)2 dư vào Z thì thu được m gam kết tủa. Tính giá trị của V và m? 3. Hòa tan 17,32 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe3O4 và Fe(NO3)2 cần vừa đúng dung dịch hỗn hợp gồm 1,04 mol HCl và 0,08 mol HNO3, đun nhẹ thu được dung dịch Y và 2,24 lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối hơi đối với H2 là 10,8 gồm hai khí không màu trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí. Cho dung dịch Y tác dụng với một lượng dung dịch AgNO 3 vừa đủ thu được m gam kết tủa và dung dịch T. Cho dung dịch T tác dụng với một lượng dư dung dịch NaOH, lọc kết tủa nung đến đến khối lượng không đổi thu được 20,8 gam chất rắn. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m? Câu 5 1. Lấy hỗn hợp X gồm Ba và Al (tỉ lệ mol 1:2) hòa tan vào nước được dung dịch Y. Sục từ từ CO2 đến dư vào Y thu được dung dịch Z và kết tủa T. Chia Z thành 3 phần: - Đun sôi phần 1
2. - Cho từ từ HCl đến dư vào phần 2 - Cho từ từ NaOH đến dư vào phần 3 Viết các PTHH xẩy ra (dạng phân tử) 2. M và R là các nguyên tố thuộc nhóm A, có thể tạo với hiđro các hợp chất MH và RH. Gọi X và Y lần lượt là hiđroxit ứng với hóa trị cao nhất của M và R. Trong Y, R chiếm 35,323% khối lượng. Để trung hòa hoàn toàn 50 gam dung dịch 16,8% X cần 150 ml dung dịch Y 1M. Xác định M và R. 3. Hòa tan m gam hỗn hợp FeCl2, FeCl3, CuCl2 vào nước được dung dịch X. Sục H2S dư vào thấy xuất hiện chất rắn Y nặng 6,4 gam và dung dịch Z. Cho Z tác dụng với dung dịch AgNO3 dư thấy có 111,25 gam kết tủa. Hòa tan Y trong HNO3 dư thấy thoát ra 7,0 gam khí duy nhất. biết các phản ứng xẩy ra hoàn toàn, sản phẩm khử N+5 là NO. Xác định giá trị của m?
3. Câu Ý Nội dung trình bày Điểm 2+ - 1 1 a. Ba +2H2O Ba + 2OH + H2 - - 2- HCO3 + OH CO3 + H2O 2+ 2- Ba + CO3 BaCO3 0,25 điểm + - b. NH4 + AlO2 + H2O NH3 + Al(OH)3 0,25 điểm - + c. HSO3 + H H2O + SO2 2+ 2- Ba + SO4 BaSO4 0,25 điểm - 2+ d. CO2 + 2OCl + H2O + Ca CaCO3 + 2HClO 2+ - CO2 + CaCO3 + H2O Ca + 2HCO3 0,25 điểm 2 Viết các phương trình phản ứng. Al + 4HNO3 Al(NO3)3 + NO + 2H2O 3Cu + 8 HNO3 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O Al(NO3)3 + 3NH3 + 3H2O Al(OH)3  + 3NH4NO3 H2O (0,25 Cu(NO3)2 + 4NH3  [Cu(NH3)4](NO3)2 điểm) Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O * 8 [Cu(NH3)4](NO3)2 + 2NaOH Cu(OH)2  +2NaNO3 NaAlO2 + 4HNO3 NaNO3 + Al(NO3)3 + 2H2O Cu(OH)2 + 2HNO3 Cu(NO3)2 + 2H2O . 3 - Dẫn hỗn hợp (NH 3, H2, N2) qua dung dịch axit (VD: dd HCl), NH3 bị giữ lại. Tiếp đến cho dung dịch bazơ dư (VD dd Ca(OH) ) và đun nóng nhẹ, khí thoát ra cho đi qua 2 1 ống đụng CaO dư sẽ thu được NH3 khô + + NH3 + H → NH4 + - NH4 + OH → NH3 + H2O - Tinh chế NaCl có lẫn Na2HPO4 và Na2SO4 Cho hỗn hợp vào dung dịch BaCl2 dư Na2HPO4 + BaCl2 → 2 NaCl + BaHPO4 ↓ Na2SO4 + BaCl2 → 2NaCl + BaSO4 ↓ lọc bỏ kết tủa, dung dịch thu được cho vào bình chứa Na2CO3 dư BaCl2 + Na2CO3 → 2 NaCl + BaCO3 ↓ 1 lọc bỏ kết tủa, thêm lượng dư dung dịch HCl vào dung dịch thu được, sau đó cô cạn rồi nung nóng nhẹ thu được NaCl khan. 2 1 a. Phương trình hoá học xảy ra: Trước hết: 2Al + 3Cu2+ → 2Al3+ + 3Cu. (1) Khi Al hết: Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu. (2) Nếu Cu2+ hết thì số mol Cu trong chất rắn C>0,1 mol =>Chất rắn sau khi nung B trong không khí có khối lượng > 0,1.80 = 8(g) (không phù hợp). Vậy Cu2+ dư nên Al và Fe hết . 0,5 Gọi số mol Al ,Fe, Cu trong hỗn hợp X lần lượt là: a, b, c. Phương trình về khối lượng hỗn hợp: 27a + 56b + 64c = 3,58 (I) Chất rắn sau khi nung chỉ có CuO: 3a/2 + b + c = 0,08 (II) Dung dịch A chứa: Al3+, Fe2+, Cu2+ dư 0,5 0 3+ 2+ 2+ NH3 d­ t ,kk Al , Fe , Cu  Fe(OH)2, Al(OH)3  Fe2O3, Al2O3.
4. khối lượng chất rắn D: 102.a/2 + 160.b/2 = 2,62 (III) Giải hệ (I), (II), (III) ta có: a = 0,02; b=0,02, c=0,03. 0,5 % khối lượng của mỗi kim loại trong hỗn hợp là: Al =15,084%; Fe=31,28%; Cu=53,63%. b. Theo giả thiết nhận thấy: hỗn hợp X và 0,88 gam Cu ( tức 0,01375 mol) tác dụng vừa đủ với 250 ml dung dịch HNO3 a(mo/l). Theo ĐL bảo toàn e suy ra số e nhận do HNO3 bằng tổng số e nhận do hh X và 0,88 gam Cu. Số e nhường = 3nAl 2nFe 2nCu 0,06+0,04+0,0875=0,1875 (mol) + Quá trình nhận e: 4H + NO3 +3e NO + 2H2O 0,25 0,1875 + Số mol HNO3=số mol H =0,25 (mol)=> a = 1M. 0,5 2 2 87,5.50,4 0, 5 n = 0,7mol ; n = 0,5mol HNO3 100.63 KOH Đặt nFe = x mol; nCu = y mol. Hòa tan hết kim loại bằng dung dịch HNO3 → X có Cu(NO3)2, muối của sắt (Fe(NO3)2 hoặc Fe(NO3)3 hoặc cả 2 muối của sắt), có thể có HNO3 dư. X + dd KOH có thể xảy ra các phản ứng HNO3 + KOH → KNO3 + H2O (1) Cu(NO3)2 +2KOH → Cu(OH)2 + 2KNO3 (2) Fe(NO3)2 + 2KOH → Cu(OH)2 + 2KNO3 (4) Fe(NO3)3 + 3KOH → Fe(OH)3 + 3KNO3 (5) Cô cạn Z được chất rắn T có KNO3, có thể có KOH dư 0, 5 Nung T: t 0 2KNO3  2KNO2 +O2 (6) + Nếu T không có KOH thì Theo phản ứng (1)(2)(3)(4)(5)(6) n =n =n =0,5 mol KNO2 KNO3 KOH → m = 42,5 gam ≠ 41,05 gam (Loại) KNO2 + Nếu T có KOH dư: Đặt n = a mol → n = amol; n = amol; KNO3 KNO2 KOH phản ứng → 85.a + 56.(0,5-a) = 41,05 → a = 0,45 mol Nung kết tủa Y 0, 5 t 0 Cu(OH)2  CuO + H2O t 0 Nếu Y có Fe(OH)3: 2Fe(OH)3  Fe2O3 +3H2O t 0 Nếu Y có Fe(OH)2 4Fe(OH)2+ O2  2Fe2O3 +4H2O 1 x 0, 5 Áp dụng BTNT đối với sắt ta có: n = nFe = ; Fe2O3 2 2 Áp dụng BTNT đối với đồng ta có: nCuO = nCu= y mol x →160. + 80.y = 16 (I) 2 mhh kim loại = 11,6 gam → 56.x + 64.y = 11,6 (II) Giải hệ (I) và (II) → x= 0,15 và y= 0,05. 0,3.56 % mFe = .100% 72,41% ; %mCu = 100-72,41= 27,59% 23,2 Áp dụng BTNT đối với Nitơ: nN trong X = n N trong KNO2 = 0,45 mol. 0, 5 TH1: Dung dịch X có HNO3 dư, Cu(NO3)2, Fe(NO3)3
5. Ta có: n = n = 0,05 mol; n = n = 0,15 mol Cu(NO3 )2 Cu Fe(NO3 )3 Fe Gọi n = b mol → b+0,05.2+0,15.3= 0,45 → b= -0,1 (loại) HNO3 TH2: Dung dịch X không có HNO3 ( gồm Cu(NO3)2, có thể có muối Fe(NO 3)2 hoặc Fe(NO3)3 hoặc cả Fe(NO3)2 và Fe(NO3)3 ) n = z mol (z ≥ 0); n = t mol (t ≥ 0) Fe(NO3 )2 Fe(NO3 )3 Theo BTNT đối với Nitơ → 2z+3t +0,05. 2 = 0,45 (III) Theo BTNT đối với sắt → z + t = 0,15 (IV) Giải hệ (III) và (IV) → z = 0,1 và t=0,05. Khi kim loại phản ứng với HNO3 0, 5 nN trong hỗn hợp khí = nN trong HNO3 ban đầu- nN trong muối = 0,7-0,45=0,25mol Gọi số oxi hóa trung bình của Nitơ trong hỗn hợp khí B là +k (k≥0) Fe → Fe3+ + 3e N+5 + (5-k).e → N+k 0,05 0,15 0,25 0,25(5-k) 0,25 Fe → Fe2+ + 2e 0,1 0,2 Cu → Cu2+ + 2e 0,05 0,1 Áp dụng bảo toàn electron: 0,15+0,2+0,1=0,25(5-k) → k =3,2 - Xác định số mol O trong hỗn hợp khí. Tổng số oxi hóa của các nguyên tố trong một hỗn hợp =0 nên 0,25.(+3,2) + (-2). nO = 0. → nO = 0,4mol. Bảo toàn khối lượng: mdd sau = m ddaxit + m 2kim loại – m hh khí → mdd sau= 87,5+11,6- (0,25.14+0,4.16)= 89,2 gam 0,05.188 C% = .100% 10,5% Cu(NO3 )2 89,2 0,1.180 C% = .100% 20,2% Fe(NO3 )2 89,2 0,05.242 C% = .100% 13,6% Fe(NO3 )3 89,2 b Vì k = 3,2 nên phải có một khí mà số oxi hóa của N lớn hơn 3,2. Vậy khí đó là NO2 0, 5 . Gọi khí còn lại là khí A và số oxi hóa của khí còn lại là x Giả sử khí A trong thành phần có 1 nguyên tử N TH1: nếu tỉ lệ số mol (NO2) : số mol A = 3:2, dựa vào sơ đồ đường chéo suy ra x = 2. Vậy khí A là NO TH2: nếu tỉ lệ số mol (NO2) : số mol A = 2:3 => x lẻ: Loại Nếu A có 2 N, trường hợp này cũng tính được x lẻ => loại Tính V: 0, 5 Đặt n (NO2) = 3a => n(NO) = 2a mol ∑ne nhận = n (NO2) + 3n (NO) = 3a + 3.2a = 0,45 => a= 0,05 => nkhí = 5a = 0,25 => V = 5,6 lit Câu III 1. Hỗn hợp X chứa các chất: Na 2O, NH4NO3, NaHCO3 và Ba(NO3)2 có số mol bằng (5 điểm). nhau. Hòa tan hỗn hợp X vào nước dư, đun nóng, thu được dung dịch Y. Cho dung dịch H SO loãng và bột Cu vào Y. Viết các phương trình phản ứng xẩy ra. 1.(1,25đ) 2 4
6. Na2O + H2O 2NaOH. a 2a NaOH + NH4NO3 NaNO3 + NH3 + H2O. a a a NaOH + NaHCO3 Na2CO3 + H2O. a a a Na2CO3 + Ba(NO3)2 BaCO3 + 2NaNO3. a a Dung dịch Y chứa NaNO3. Cho dung dịch H2SO4 loãng và bột Cu vào Y có phản ứng. 3Cu + 4H2SO4 + 2NaNO3 3CuSO4 + Na2SO4 + 2NO + 4H2O. 2. Sắp xếp ( giải thích) các dung dịch loãng có cùng nồng độ mol/lit theo thứ tự tăng Mỗi pt dần giá trị pH: NaCl, NH3, Ba(OH)2, NH4Cl, KHSO4. 0,5 đ Sắp xếp theo thứ tự tăng dần giá trị pH: KHSO4, NH4Cl, NaCl, NH3, Ba(OH)2. + Giải thích: KHSO4, NH4Cl có pH 7. Ba(OH)2 có nồng độ OH lớn hơn nên pH lớn hơn. NaCl có pH=7. 1. Hòa tan hết 3,79 gam hỗn hợp X gồm Al và Zn (có tỉ lệ mol tương ứng là 2:5) vào dung dịch chứa 0,394 mol HNO3, thu được dung dịch Y và V ml khí N2 (đktc). Dung dịch Y tác dụng tối với 1,94 lít dung dịch NaOH 0,25M để thu được dung dịch trong suốt. Tính V? Hướng dẫn: 3 Al : 0,02 AlO2 : 0,02 (0,25) Zn2 : 0,05 2 ZnO2 : 0,05 btdt OH :0,485.mol  x 0,365.mol Y : NH : y  Al : 0,02 HNO :0,394.mol 4 Na : 0,485.mol 3  Zn : 0,05 NO :b NO : x.mol 3 3 (0,25) H : d NH : y 3 N : c 2 (0,25) Bảo toàn mol nguyên tố nito. y 2c 0,365 0,394 y 2c 0,029.mol (0,25) Bảo toàn electron : (0,5) 8y 10c 0,02.3 0,05.2 0,16.mol y 0,005.mol (0,25) c 0,012.mol (0,25) 268,8.ml 2. Trộn 100ml dd chứa KHCO3 1M và K2CO3 1M với 100ml dung dịch chứa NaHCO3 1M và Na2CO3 1M được 200ml dung dịch X. Nhỏ từ từ 100ml dung dịch Y chứa H2SO4 1M và HCl 1M vào dung dịch X được V lít CO2 (đktc) và dung dịch Z. Cho Ba(OH)2 dư vào Z thì thu được m gam kết tủa. Tính giá trị của V và m? Hướng dẫn chấm: V= 2,24 lít. m = 82,4 3. Hòa tan 17,32 gam hỗn hợp X gồm Mg, Fe3O4 và Fe(NO3)2 cần vừa đúng dung dịch hỗn hợp gồm 1,04 mol HCl và 0,08 mol HNO3, đun nhẹ thu được dung dịch Y và 2,24
7. lít hỗn hợp khí Z (đktc) có tỉ khối hơi đối với H 2 là 10,8 gồm hai khí không màu trong đó có một khí hóa nâu ngoài không khí. Cho dung dịch Y tác dụng với một lượng dung dịch AgNO3 vừa đủ thu được m gam kết tủa và dung dịch T. Cho dung dịch T tác dụng ) với một lượng dư dung dịch NaOH, lọc kết tủa nung đến đến khối lượng không đổi thu được 20,8 gam chất rắn. Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Tính giá trị của m? Hướng dẫn: Giải: Dz/h2 =10,8 => Mz = 21,6 (g) Khí hóa nâu là no mà Mno =30 >21,6 => khí còn lại là h2 2. Z không màu => không có NO2. Các khí là hợp chất => không có N2. 0,25 => Hai hợp chất khí là N2O và NO. n n 4,48/ 22,4 n 0,1mol N2O NO N O Theo đề ta có: 2 44.n 30.n 7,4 n 0,1mol N2O NO NO 0,25 Hỗn hợp muối gồm Mg(NO3)2, Zn(NO3)2, Al(NO3)3 và có thể có NH4NO3. Gọi số mol của NH4NO3 là x mol (x 0). Ta có các quá trình nhận electron: + - 10H + 2NO3 + 8e N2O + 5H2O 1 0,1 0,5 (mol) + - 4H + NO3 + 3e NO + 2H2O 0,4 0,1 0,2 (mol) + - 10H + 2NO3 + 8e NH4NO3 + 3H2O 10x x 3x (mol) 0,75 => n n 1,4 10x(mol) ; n 0,7 3x(mol) HNO3 H H2O Theo phương pháp bảo toàn khối lượng ta có: m m m m m kimloai HNO3 muoi Z H2O 25,3 + 63(1,4+10x) = 122,3 + 7,4 + 18(0,7+3x) => x=0,05 0,5 => nHNO3 = 1 + 0,4 + 10.0,05 = 1,9 mol. 0,25 Nz =0,1 (mol) áp dụng phương trình đường chéo ta đc Nh2 =0,03 (mol) Nno =0,07 (mol) Đặt Nmg = a (mol) Nfe3o4 = b(mol) Nfe(no3)2 =c (mol) Nnh4+ = x (mol) Khối lượng hh = 17,32 (g) => 24a + 232b +180c = 17,32 (1) Ta có : Nh+ =4Nno + 10Nnh4+ + 2Nh2 + 2No2-  1,12 = 4.0,07 + 10x + 2.0,03 + 2.4b  8b + 10x = 0,78 (2) Bảo toàn nguyên tố N2 ta được : 2c + 0,08 = 0,07 + x  x – 2c = 0,01 (3) Sau khi nung kết tủa thu được 20,8 (g) chất rắn gồm : a mol Mgo và (3b + c)/2 mol fe2o3 => 40a + 160. (3b + c)/2 = 20,8  40a + 240b + 80c = 20,8 (4) Từ (1)(2)(3)(4) => a = 0,4 b = 0,01 c = 0,03 x = 0,07 Trong dd Y Nfe2+ = m (mol) Nfe3+ = n(mol) Bảo toàn fe => m + n = 0,06 (5) Bảo toàn điện tích trong dd Y ta có : 2.Nfe2+ + 3.Nfe3+ + 2.Nmg2+ + Nnh4+ = Ncl-  2m + 3n + 2.0,4 + 0,07 = 1,04  2m + 3n = 0,17 (6)
8. Từ (5)(6) => m = 0,01 n = 0,05 Mà Nag = Nfe2+ = 0,01 (mol ) Bảo toàn cl => Nagcl = 1,04 (mol)  m = 108.0,01 + 143,5.1,04 = 150,32 (g)